28/09/2023
Door Ad Spijkers
De mobiele robot is ongeveer zo groot als geldstuk en kan voor onbepaalde tijd draaien op geoogste energie.
Kleine mobiele robots met sensoren kunnen taken uitvoeren zoals het opsporen van gaslekken of het bijhouden van de magazijninventaris. Maar bewegende robots vereisen veel energie, en batterijen, de typische energiebron, beperken de levensduur en zorgen voor problemen met het milieu. Onderzoekers van de University of Washington in Seattle hebben MilliMobile gecreëerd, een kleine, zelfrijdende robot die alleen wordt aangedreven door omgevingslicht of radiogolven.
Robot zonder batterijen
De onderzoekers hebben verschillende alternatieven onderzocht: het aanbrengen van sensoren op insecten, het in de buurt houden van oplaadmatten of het aandrijven van de robots met lasers. Elk heeft nadelen. Insecten zwerven, opladers beperken het bereik, lasers kunnen de ogen van mensen aantasten.
De MilliMobile is een kleine, zelfrijdende robot met een zonnepaneelachtige energieoogster en vier wielen. Hij is ongeveer zo groot als een geldstuk, weegt evenveel als een rozijn en kan zich binnen een uur over de lengte van zo'n 10 m verplaatsen, zelfs op een bewolkte dag. De robot kan over oppervlakken zoals beton of aangestampte grond rijden en drie keer zijn eigen gewicht dragen aan apparatuur zoals een camera of sensoren. Het voertuigje maakt gebruik van een lichtsensor om automatisch naar lichtbronnen te bewegen, zodat het voor onbepaalde tijd op de geoogste energie kan werken.
Aandrijving
De onderzoekers hebben zich laten inspireren door 'intermittent computing', waarbij complexe programma's in kleine stappen worden opgedeeld. Een apparaat kan hierdoor met een beperkt vermogen stapsgewijs werken, omdat er energie beschikbaar is. Met MilliMobile hebben de onderzoekers dit concept toegepast op beweging. Ze hebben de grootte en het gewicht van de robot verkleind, zodat hij slechts een kleine hoeveelheid energie nodig heeft om te bewegen. De robot beweegt in discrete stappen, waarbij hij kleine energiepulsen gebruikt om zijn wielen te laten draaien.
Het team testte het voertuigje zowel binnen als buiten, in omgevingen zoals parken, een indoor hydrocultuurboerderij en een kantoor. Zelfs in situaties met weinig licht kan de robot nog steeds langzaam voortbewegen, hoewel veel langzamer. Continu draaien, zelfs in dat tempo, opent nieuwe mogelijkheden voor een zwerm robots die worden ingezet in gebieden waar andere sensoren moeite hebben met het genereren van genuanceerde gegevens.
Besturing
Deze robots kunnen ook zichzelf besturen en navigeren met ingebouwde sensoren en kleine computerchips. Om dit aan te tonen, heeft het team de robots geprogrammeerd om hun ingebouwde lichtsensoren te gebruiken om naar een lichtbron te bewegen.
Internet of Things sensoren worden meestal op specifieke locaties bevestigd. Dit onderzoek doorkruist domeinen om robotsensoren te maken die gegevens op meerdere punten in een ruimte kunnen bemonsteren. Die hebben ze nodig om een gedetailleerder beeld van de omgeving te creëren, of dat nu een slimme boerderij is waar de robots de vochtigheid en het bodemvocht volgen, of een fabriek om te zoeken naar elektromagnetische ruis om storingen in apparatuur te vinden.
De onderzoekers hebben MilliMobile uitgerust met licht-, temperatuur- en vochtigheidssensoren en met Bluetooth. Ze over een afstand van 200 m data versturen. In de toekomst willen de wetenschappers in Seattle andere sensoren toevoegen en het delen van data tussen zwermen van deze robots te verbeteren.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: Mark Stone, University of Washington